关于超疏水表面上液滴蒸发的建模
软凝聚态物质
2015-10-16 v1 材料科学
计算物理
摘要
当一滴水置于粗糙表面上时，存在两种可能的极端润湿状态：一种称为Cassie-Baxter (CB) 态，液滴下方截留空气袋；另一种以表面均匀润湿为特征，称为Wenzel (W) 态。研究这两种状态之间转变的一种方法是蒸发实验，其中液滴起始为CB态，并随体积减小渗入表面沟槽，达到W态。本文提出一个基于CB和W态整体界面能的理论模型，可预测给定体积和表面纹理下液滴的热力学润湿状态。我们首先分析表面几何参数对恒定体积下液滴最终润湿状态的影响，表明其强烈依赖于表面纹理。随后保持几何表面参数固定而改变液滴体积以模拟蒸发，表明液滴体积减小时经历从CB到W态的转变，正如实验中所观察到的。为研究润湿状态对液滴初始状态的依赖性，我们实现了三维元胞Potts模型。模拟显示当初始态为W时与理论非常吻合，但当液滴初始化为CB态时不符，这与先前表明CB态在许多情况下为亚稳态的观测一致。模拟与理论模型均可修改以研究其他类型的表面。
引用
@article{arxiv.1510.04305,
title = {On the Modeling of Droplet Evaporation on Superhydrophobic Surfaces},
author = {Heitor C. M. Fernandes and Mendeli H. Vainstein and Carolina Brito},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.04305},
year = {2015}
}
备注
23 pages, 7 figures